JPS62170924A

JPS62170924A - 自動合焦装置

Info

Publication number: JPS62170924A
Application number: JP61012391A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Hoshino; 星野　邦久; Yoshinori Hamanishi; 濱西　芳徳; Takeshi Utagawa; 健歌川
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-28
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: US4841325A; JP2681912B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は、撮影レンズの透過光を測定することにより所
定焦点面からの被写体像の像面ずれ量を求めて自動合焦
させる自動合焦装置に関する。

（発明の背景）撮影レンズの透過光を測定して、撮影レンズの所定焦点
面、例えばフィルム面と、実際の被写体結像面との像面
ずれ量を算出するＴＴＬ式等の焦点検出装置が種々提案
されており、モーター等のレンズ駆動手段を有する装置
にあっては、算出された像面ずれ量に応じて撮影レンズ
の合焦用レンズを駆動して撮影レンズを自動合焦させ得
る。この場合の合焦させるに必要なレンズの移動量△Ｘ
は、算出された像面ずれ量を△Ｂｆで表わすと、により
算出することができる。ここで、Ｋはレンズ移動量△Ｘ
と像面ずれ量とを対応づける像面移動量変換係数（以下
、単に変換係数と呼ぶ）と呼ばれる情報である。

ここで、上述した変換係数には、交換レンズの種類、例
えばその焦点距離の相違や、合焦方式（合焦操作の際、
撮影レンズを構成するレンズ素子の全体を移動するのか
、または前群繰出しのように、その一部のみを移動する
方式）の相違等により異なるのが一般的であり、交換レ
ンズ毎に特定の変換係数Ｋを予め設定する必要がある。

また、同一の撮影レンズにおいても、ズームレンズのよ
うに焦点距離が可変のレンズにあっては、変換係数Ｋが
設定された焦点距離に対応して変化するため、特開昭５
９−１４０４０８号公報に開示されているように、焦点
距離領域を複数の領域に分割し、その分割された焦点距
離領域毎に最適な変換係数Ｋを設定している。

しかしながら、このように交換レンズ毎に、あるいはズ
ームレンズ等では焦点距離領域毎に、像面ずれ量ΔＯＦ
を合焦用レンズの移動量△Ｘに変換する為の変換係数Ｋ
を設定しても以下に述べる欠点を有していた。　　　　
　　　　　　　　　　　　　・・すなわち、変換係数は
、正確には交換レンズを構成するレンズ素子のパワー配
置と物点距離とにより算出される値である。すなわち、
物点（被写体）の位置に対応するカメラ側での像面ずれ
量の大きさによっても変換係数は変化することになる。

カメラ等に搭載されるマイクロコンピュータ等の計算機
では、変換係数を求めるために交換レンズ毎にそのレン
ズのパワー配置と物点距離とに基づき膨大な計算を必要
とし、さらに対象となる物点距離も正確に判明されてい
るわけではなく、実際上、このような計算機では正確な
演算を実行できない。そこで、上述した各領域で設定さ
れる変換係数は、合焦点近傍の値を代表値とするのが一
般的であり、従って、像面ずれ量が大きくなるに従って
実際の変換係数が変化する場合には、上述した従来例で
も問題が残されている。

例えばカメラについて考えてみると、像面ずれ量が比較
的大きい初期の合焦用レンズ配置状態において像面ずれ
量を求めて自動合焦させる場合、前後ビンにより、合焦
域を著しくオーバーランしたり、あるいは逆に行き足り
ず等を引き起こし、何回も測距を繰り返さないと合焦域
に達しない。

従って、像面ずれ量が正確に求められている場合でも、
合焦応答性が非常に遅くなり、すなわち高速合焦応答が
得られないばかりか、レンズの駆動が円滑に行なわれず
、その結果、円滑な操作感が損なわれていた。

特に、ズームレンズの代表的構成である前群繰出し型の
レンズ構成ではこのような像面ずれ量による変換係数の
変化が著しく問題であった。

ここで、第５図（ａ）、（ｂ）を参照して変換係数にと
像面ずれ量△Ｂｆとの関係について詳述する。

第５図（ａ）、（ｂ）は、物点位置およびレンズ配置に
より像面移動量変換係数Ｋが異なる様子を示したもので
あり、第５図（ａ）は、遠点に焦点整合されている時の
合焦用レンズｌａのレンズ配置を実線りで示し、その状
態で近点を見た時の像面ずれ量ΔＯｆ、等を破線Ｓで示
す。一方、第５図（ｂ）は、同様に、近点に焦点整合さ
れている時の合焦用レンズｌａのレンズ配置を実線Ｓで
示し、その状態で遠点を見た時の像面ずれ量△Ｂｆ２等
を破線りで示す。第５図（ａ）、（ｂ）を参照すると、
破線状態から、すなわち非整合状態から焦点整合状態と
なるための合焦用レンズｌａの移動量△Ｘが、（ａ）　
　遠点→近点の場合　＋Ｘ１（ｂ）　　近点→遠点の場合　−Ｘｌであり、レンズ移動量の絶対値が等しいにもかかわらず
、それぞれの非整合状態での像面ずれ量が１△Ｂｆ１１
＃ｌ△Ｂｆ２１であることがわかる。

換言すれば、同一の像面ずれ量１△Ｂｆ＋が得られても
、合焦に至るまでに要するレンズ移動量１△Ｘ１は必ず
しも等しくならない。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題点を解消し、レンズ種類
によらず、あるいは像面ずれ量の大小およびその方向に
拘わらず、正確でしかも高速合焦応答可能な自動合焦装
置を提供することにある。

（発明の概要）このような目的を達成するため、本発明は、像面移動量
変換係数にの変化が３前後ビンの符号を含め像面ずれ量
△Ｂｆに深く依存していることに着目し、簡易な演算式
にて、像面ずれ量に応じた変換係数の補正を行ない、合
焦に至るレンズ移動量△Ｘを極めて少ない誤差で算出す
るようにしたことを特徴とするものであり、合焦用レン
ズを透過した光束を測定し、所定焦点面と被写体の実際
の結像面との間の像面のずれ量△Ｂｆを検出する焦点検
出手段と、所定焦点近傍における前記合焦用レンズの微
小移動量に対する像面の微小移動量の比で表わされる像
面移動量変換係数に０およびその係数に０を前記像面ず
れ量△Ｂｆに応じて補正する補正係数ｃｏにより像面移
動量変換係数Ｋを算出する変換係数算出手段と、前記像
面ずれ量△Ｂｆおよび像面移動量変換係数ににより、合
焦までの前記合焦用レンズの移動量△Ｘを算出するレン
ズ移動量算出手段と、算出された移動量△Ｘだけ前記合
焦用レンズを駆動制御するレンズ駆動手段とを具備する
。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の一実施例について
説明する。

第１図は本発明に係る自動合焦装置の一構成例を示すブ
ロック図である０図中、ｌはカメラボディに着脱可能な
撮影レンズであり、光軸方向に沿って移動可能な合焦用
レンズ素子１ａを有する。撮影レンズ１を透過した光束
は、カメラボディに配設され、中央部が半透過であるク
イックリターンミラー２およびサブミラー３を介して焦
点検出用の受光部５に導かれる。受光部５の出力は像面
ずれ量算出部６に入力され、所定焦点面、ここではフィ
ルム面４からの像面ずれ量△Ｂｆが前後ビンの符号を含
めて算出される。７は撮影レンズｌ中に設けられたＲＯ
Ｍ等から構成されるレンズ情報格納部であり、撮影レン
ズｌに固有の変換係数に関する情報、すなわち、像面移
動量変換係数Ｋｏ　　（以下、変換係数とする）および
補正係数００が予め格納されている。これらの係数につ
いては後述する。

８はレンズ移動量算出部であり、前述の像面ずれ量算出
部６より算出された像面ずれ量△Ｂｆおよび上述のレン
ズ情報格納部７より伝達される変換係数（Ｋｏ　、　Ｃ
ｏ　）を受け、合焦に至るまでに必要な合焦用レンズ１
ａの移動量△Ｘを次式にて算出する。

（２）式の導き方については後述する。

ここで、△Ｘは合焦用レンズｌａの光軸方向の移動量を
表わし、符号は繰り出す方向に正とする。尚、△Ｂｆの
符号は、所定焦点面、ここではフィルム面４より後側（
図面上、右手側）の時正とする。

９は合焦用レンズ駆動制御部であり、レンズ移動量算出
部８の出力△Ｘに基づき、駆動用モータ１０を制御し、
合焦用レンズ１ａを駆動する６本実施例では、上述の出
力△Ｘが正である場合に、モータ１０を正転させて合焦
用レンズｌａを鰻り出し、出力△Ｘが負である場合にモ
ータｌＯを反転させて合焦用レンズｌａを繰り込むよう
作動させる。そして、この制御部９はカウンタを有し、
合焦用レンズ１ａの光軸方向の移動量に比例したパルス
を発生するパルス発生部ｌｌより出力されるパルス数を
カウントし、その計数値がレンズ移動量△Ｘと一致した
時にモータ１０を停止させる。

ここで、第１図中、像面ずれ量算出部６．レンズ移動量
算出部８およびレンズ駆動制御部９はカメラボディ側に
設けられたマイコン（ボディマイコン）で構成されて各
種の演算が実行される。また、レンズ情報格納部７はレ
ンズ側に設けられたマイコン（レンズマイコン）内のＲ
ＯＭによす構成される。なお、これら各マイコンはシリ
アル転送機能を有し、レンズ情報格納部７に格納された
係数情報がボディマイコンにシリアルに転送される。

次に、変換係数Ｋｏおよび補正係数００について説明す
る。変換係数ＫＯについては、合焦点近傍での合焦用レ
ンズｌａの微小移動量△Ｘに対する像面の微小移動量△
Ｂｆの比として。

で表わされ、補正係数ｃｏについては、像面ずれ量△Ｂ
ｆに従い変化する変換係数Ｋを補正する為の補正係数を
表わすものであり、これら２つの係数としては、各種の
撮影レンズに固有な値が設定される。

ここで、前群繰出し型ズームレンズの一例について第２
図を参照して説明する。

第２図は、遠点と近点との中間位置に被写体が位首した
場合における像面ずれ量△Ｂｆに対する変換係数にの変
化の一例を曲線りで示す０図より、変換係数には、像面
ずれ量△Ｂｆ＝Ｏでの変換係数ＫをＫｏとし、傾きｍｌ
ｃ、・に、と表わした時。

Ｋ＝ｍａ　△Ｂｆ＋ＫＯ＝　Ｋｏ　　（ＣＯ・ＡＢｆ＋　１）　　　　　　　　
・・’　　（３）の直線近似より表わされた線Ｍに非常
に合致することがわかる。そこで、前群繰出し型ズーム
レンズの一例では、変換係数Ｋを上記（３）式で算出し
、レンズ移動量△Ｘを（２）式に示したように。

で算出することができる。

尚、変換係数ＫＧは、上述したような合焦点近傍の値を
用いているが、それに限定されることはなく、例えば、
適宜、第２図に示すように任意の１点に０パを用いても
良い。

次表１は、前群繰出し型ズームレンズの諸データの数値
例を示す。

衣」この表１から、被写体位置にかかわらず、合焦点近傍で
の変換係数Ｋ（＝Ｋｏ）は、即ち遠点〜近点における△
Ｂｆ＝Ｏに対応する変換係数には、（イ）、（ホ）、（
す）即ち１．０Ｅｆ５〜１．０５２とほぼ一定であるこ
とがわかる。そこで、レンズ情報格納部７に格納する変
換係数Ｋｏとして上記値の平均値あるいは、変換係数Ｋ
。の最も大きな値、ここでは遠点での合焦位置における
変換係数に０（＝１．０８５）の値（イ）を用いること
ができる。

一方、補正係数ｃｏは、（２）式を変形して得られる次
式に、表１の任意の数値を代入して求めることができる０
例えば、物点位置が遠点にあり、合焦用レンズ位置が近
点合焦位置にあった場合、即ち、（す）→（ト）の近点
→遠点合焦では、表１より、Ｋ０＝　１．０５２）Ｃｏ
　二０．０２５５、マタ、物点位置が近点にあり、合焦
用レンズ位置が遠点合焦位置にあった場合、即ち、　（
イ）→（ハ）の遠点→近点合焦では、同様にＫｏ　＝　
１．０８５、ｃ０＝　０．０２５８となり、両者の平均
値を補正係数Ｃ０として用いることができる。なお、必
ずしも平均値を用いなくてもよい。

このようにして算出された変換係数Ｋに基づいて上記（
２）式により算出されるレンズ移動量△Ｘの誤差は、１
％程度であり、焦点検出精度が高ければ、例えば像面ず
れ量△Ｂｆを約５ｍ層とし、合焦域を±５０ｇｍ程度と
した場合、１回の測距動作で合焦域まで合焦用レンズを
駆動することができる。

これに対して、合焦点近傍の変換係数ＫＯを用いて像面
ずれ量△Ｂｆにより補正しない場合には、例えば変換係
数に０を表１の遠点合焦時の値（イ）；Ｋｏ　＝　　１
．０８５を用いるとすれば、近点→遠点あるいは遠点→
近点において、それぞれ２０％弱の誤差を含み、測距に
２〜３回必要であるばかりか、近点→遠点〔（す）→（
ト）〕への合焦時の変換係数がＫ　（＝０．９１５）＜
Ｋｏ（＝１．０８５）であであるので必ずオーバーラン
しようとする。そこで、オーバーランをさけるため、変
換係数に０として表１内の最大値（この例では（ハ）：
に＝１．２５６）を選定すると、逆に遠点→近点への合
焦時に相鳥の行き足らずとなり、いずれにしてもスムー
ズな合焦駆動ができない。

なお、至近点が近い撮影レンズや、合焦方式が異なる（
リアフォーカス、インナーフォーカス等）様々なレンズ
にあっては、像面ずれ量△Ｂｆに対する変換係数にの変
化が必ずしも線型でなく。

第３図に示すように曲線りである場合も多いが、この場
合でも、像面ずれ量△Ｂｆ＝０における曲線　　、の接
線Ｍにて線型近似を行なえば簡単な演算で駆動誤差の非
常に少ないレンズ移動量△Ｘを算出することができる。

また、接線を求めにくい場合、例えば第４図に示すよう
に合焦用レンズ配置毎に像面ずれ量△Ｂｆの線り、−Ｌ
３が多少異なる場合では、それら各変換係数値群を越え
ないような一本の直線Ｍを定めてそれに基づいて、変換
係数に０　、補正係数００を求めてもよい。この場合に
も、絶対にオーバーランすることがない。

更に、撮影レンズがズームレンズの如き、焦点距離可変
のレンズにあっては、上述の変換係数に０および補正係
数ｃｏの値が設定焦点距離に応じて変化するため、不図
示のズームエンコーダにより焦点距離を微小領域ｆｏ−
ｆｉに分割し、その分割された焦点距離領域ｆｉに対し
て１対の係数情報ＫＯ（ｆｉ）、　Ｃｏ　（ｆｉ）を定
めることもできる。なお、このように、撮影レンズがズ
ームレンズであり、かつレンズ情報格納部にズームポジ
ションに応答する焦点距離情報を有する場合、例えばワ
イド側の焦点距離をｆｗ、その時の合焦用レンズ位置無
限遠での変換係数Ｋｔ−Ｋｏ　（ｆｗ）とした時、設定
焦点距離ｆでの変換係数Ｋｏ　（ｆ）を。

Ｋ（、＝　（ｆ　／ｆｗ）　２ｍ　Ｋ６　（ｆｗ）と表
わすことができるので、ズームポジション（分割された
焦点距離領域）の数がｉ個とすれば、上述のようにＫｏ
　（ｉ）、Ｃｏ　（ｉ）と定めた場合の情報量２１に対
してに０（「賛）、Ｃ０（ｉ）と（ｉ＋１）個の情報量
でよくメモリ容量を節約できる。

更にまた、マクロレンズ等の高い結像倍率での撮影が可
能なレンズにあっては、撮影距離により変換係数Ｋｏお
よび補正係数ｃｏが著しく変化するので、分割された撮
影距離領域交ｉに応じ、すなわち、不図示の撮影距離エ
ンコーダにより合焦用レンズ位置を複数の領域に分割し
、その距離領域毎に１対の係数情報Ｋｏ（文ｉ）、Ｃｏ
　　（！Ｌｉ）を定めることもできる。

以上の説明では、レンズ移動量△Ｘを除算形式で求める
ようにしたが、乗算形式の方が演算が容易である場合に
は、 Δｘ＝に０°　ｍ　（１＋ｃ０°　・△Ｂｆ）　−△Ｂ
ｆとして求めてもよい。また、レンズ情報格納部として
ＲＯＭを用いる場合に、その容量に余裕が有る場合には
、像面ずれ量△Ｂｆの一次の係数のみならず、のように、高次の係数まで求めて、各レンズ毎に最適の
補正係数を求めることができる。

なお、変換係数Ｋを上述したような演算により求めるの
ではなく、像面ずれ量△Ｂｆに対して変換係数ＫをＲＯ
Ｍ等の記憶装置にテーブルとして予め設定することも可
能であるが、カメラ本体のＲＯＭにかかるテーブルを設
定する場合には、すべての交換レンズに対し、像面ずれ
量△Ｂｆに対する変換係数にのテーブルを用意しなけれ
ばならず、膨大な容量を必要とする。また、レンズ内の
ＲＯＭに上記テーブルを設定した場合であっても、カメ
ラ本体側で検出される像面ずれ量△Ｂｆの情報を逐一レ
ンズ側に転送してテーブルを参照する必要があり、従っ
て、本実施例では変換係数Ｋを上記式（３）により求め
るものである。

（発明の効果）本発明によれば、物点位置と合焦用レンズ配置との対応
により生ずる変換係数にの変化を像面ずれ量△Ｂｆにて
補正するようにしたので、すなわち各撮影レンズ毎に像
面移動量変換係数に０および補正係数ｃｏの一対のデー
タを予め算出しておき、それらの変換係数情報に基づい
て変換係数Ｋを求めるようにしたので１合焦までのレン
ズ駆動量を非常に正確に算出でき、その結果高速合焦応
答性の向上した操作感の優れた自動合焦装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された自動合焦カメラの一実施例
の制御ブロック図、第２図〜第４図は横軸に像面ずれ量
△Ｂｆを、縦軸に像面移動量変換係数Ｋをとって示すグ
ラフ、第５図（ａ）、（ｂ）は像面移動量変換係数がレ
ンズ配置により異なることを示す説明図である。　　　
　　　　　　　　　　　　１、ｌａ：合焦用レンズ素子
　　　５：受光部６：像面ずれ量算出部７：レンズ情報格納部８：レンズ移動量算出部９ニレンズ駆動制御部゛１０：駆動用モータ１１：パル
ス発生部出　願　人　　日本光学工業株式会社代理人弁理士　　永　井　冬　紀＼−ムΔ

Claims

【特許請求の範囲】１）合焦用レンズを透過した光束を測定し、所定焦点面
と被写体の実際の結像面との間の像面のずれ量△Ｂｆを
検出する焦点検出手段と、前記合焦用レンズの微小移動
量に対する像面の微小移動量の比で表わされる特定の像
面移動量変換係数Ｋ＿０と、そのＫ＿０を前記像面ずれ
量△Ｂｆに応じて補正する補正係数Ｃ＿０とにより像面
移動量変換係数Ｋを算出する変換係数算出手段と、前記
像面ずれ量△Ｂｆおよび像面移動量変換係数ににより、
合焦までの前記合焦用レンズの移動量△Ｘを算出するレ
ンズ移動量算出手段と、算出された移動量△Ｘだけ前記
合焦用レンズを駆動制御するレンズ駆動手段と、を具備
したことを特徴とする自動合焦装置。２）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
変換係数算出手段は、前記像面移動量変換係数Ｋを、Ｋ＝Ｋ＿０（１＋Ｃ＿０×△Ｂｆ）により算出することを特徴とする自動合焦装置。